第六章 热处理燃料炉

1、第六章第六章 热处理燃料炉热处理燃料炉 二、燃料炉的炉型二、燃料炉的炉型 三、燃料炉的设计步骤三、燃料炉的设计步骤 由于燃料炉是以燃料燃烧产生的热烟气作为媒介进行加热工件的，由于燃料炉是以燃料燃烧产生的热烟气作为媒介进行加热工件的， 在设计时要考虑如下问题：在设计时要考虑如下问题： 1 1尽可能使燃料完全燃烧，充分发热，节省燃料。在设计时要分尽可能使燃料完全燃烧，充分发热，节省燃料。在设计时要分 析燃料的燃烧过程，进行燃烧计算，计算出燃烧温度，燃料消耗量，析燃料的燃烧过程，进行燃烧计算，计算出燃烧温度，燃料消耗量， 确定燃烧的需要空气量及燃烧产物量，选择燃烧装置。确定燃烧的需要空气量及燃烧产物

2、量，选择燃烧装置。 2 2引导炉气在炉内合理流动并及时将废气排除，创造良好的传引导炉气在炉内合理流动并及时将废气排除，创造良好的传 热及劳动条件。在设计时要设计烟囱，选择鼓风机，根据工件特点，热及劳动条件。在设计时要设计烟囱，选择鼓风机，根据工件特点， 选择炉型，确定结构尺寸，合理布置燃烧装置，控制气体流向，使炉选择炉型，确定结构尺寸，合理布置燃烧装置，控制气体流向，使炉 内温度均匀。内温度均匀。 3 3炉体结构需满足炉子耐热、保温、减少热损失的要求，并使炉炉体结构需满足炉子耐热、保温、减少热损失的要求，并使炉 子有足够的强度此，要认真进行炉体强度、钢结构计算。子有足够的强度此，要认真进行炉体

3、强度、钢结构计算。 燃料炉的主要设计步骤：燃料炉的主要设计步骤： 根据工件形状、尺寸、数量、工艺要求和燃料种类确定炉型和基根据工件形状、尺寸、数量、工艺要求和燃料种类确定炉型和基 本结构方案；本结构方案； 确定基本尺寸，首先确定炉底面积；确定基本尺寸，首先确定炉底面积； 确定砌体材料及厚度；确定砌体材料及厚度； 确定钢架结构和钢材的规格型号；确定钢架结构和钢材的规格型号； 确定燃料消耗量，选择或设计燃烧装置；确定燃料消耗量，选择或设计燃烧装置； 计算燃烧所需空气量和所生成烟气量；计算燃烧所需空气量和所生成烟气量； 设计排姻口、烟道、烟囱和选择鼓风机；设计排姻口、烟道、烟囱和选择鼓风机； 设计炉

4、门升降机构和装、出料机构及其控制系统；设计炉门升降机构和装、出料机构及其控制系统； 设计炉前管路等辅助设施。设计炉前管路等辅助设施。 二、燃料的发热量二、燃料的发热量 单位质量或单位体积燃料完全燃烧所放出的热量。单位质量或单位体积燃料完全燃烧所放出的热量。 高发热量高发热量(Q高 高)：燃料燃烧后，生成产物中的水分冷凝到 ：燃料燃烧后，生成产物中的水分冷凝到0以液以液 态存在态存在 时，单位燃料完全燃烧所放出的热量叫高发热量。时，单位燃料完全燃烧所放出的热量叫高发热量。 低发热量低发热量(Q 低 低)：燃料燃烧后生成产物中的水分冷却成 ：燃料燃烧后生成产物中的水分冷却成20以气以气 态存在时，

5、单位燃料完全燃烧所放出的热量，叫低发热量。态存在时，单位燃料完全燃烧所放出的热量，叫低发热量。 高发热量常作为实验室内鉴定燃料的指标，而在实际应用中常用高发热量常作为实验室内鉴定燃料的指标，而在实际应用中常用 使用状态燃料的低发热量，习惯写成使用状态燃料的低发热量，习惯写成Q低 低。 。 燃料的发热量，可根据可燃成分的发热量经计算求得，也可通过燃料的发热量，可根据可燃成分的发热量经计算求得，也可通过 实验测得，工程上通常采用实验值。实验测得，工程上通常采用实验值。 三、燃料燃烧计算三、燃料燃烧计算 燃料燃烧需计算燃烧空气需要量、燃烧产物量以及燃烧温度等，燃料燃烧需计算燃烧空气需要量、燃烧产物量

6、以及燃烧温度等， 为设计燃烧装置计烟道、烟囱和选择鼓风机等排气系统提供理论依据。为设计燃烧装置计烟道、烟囱和选择鼓风机等排气系统提供理论依据。 1 1理论空气需要量和理论燃烧产物量理论空气需要量和理论燃烧产物量 按燃料燃烧反应式计算出来的单位燃料燃烧所需空气量称为理论空按燃料燃烧反应式计算出来的单位燃料燃烧所需空气量称为理论空 气需要量，其计算方法是分别计算燃料中各可燃成分的理论空气需量，气需要量，其计算方法是分别计算燃料中各可燃成分的理论空气需量， 加在一起，得其总和。加在一起，得其总和。 单位燃料按理论空气需要量完全燃烧后所产生的全部燃烧气体称为单位燃料按理论空气需要量完全燃烧后所产生的全

7、部燃烧气体称为 理论燃烧产物量。理论燃烧产物量。 在实际设计中常采用近似计算式计算单位质量在实际设计中常采用近似计算式计算单位质量( (或标准状态下的体或标准状态下的体 积积) )燃料的空气需要量和燃烧产物量，如表燃料的空气需要量和燃烧产物量，如表6666所示。所示。 2 2空气过剩系数空气过剩系数 燃料燃烧时，燃料与空气的混合难于达到十分完善的程度，为保证燃料完全燃燃料燃烧时，燃料与空气的混合难于达到十分完善的程度，为保证燃料完全燃 烧，实际供应的空气量烧，实际供应的空气量(L(Ln n) )应超过理论空气需要量应超过理论空气需要量(L(L0 0) )，实际供应空气量与理论空气，实际供应空气

8、量与理论空气 量的比值，称为空气过剩系数。量的比值，称为空气过剩系数。 n n值的大小与以下因素有关：值的大小与以下因素有关： (1)(1)燃料的种类燃料的种类 各种燃料与空气的混合程度不同各种燃料与空气的混合程度不同n n值也不一样。值也不一样。 通常气体燃料通常气体燃料1 10510511 1，液体燃料，液体燃料1 11-11-12 2，固体燃料，固体燃料1 121217070 (2)燃烧装置的构造燃烧装置的构造 燃烧装置的种类和结构会影响到燃料与空气的混合程度若油喷嘴将泊雾化得燃烧装置的种类和结构会影响到燃料与空气的混合程度若油喷嘴将泊雾化得 很很 细小时，混合就好，细小时，混合就好，n

9、值就可取下限值就可取下限o (3)燃料的准备状况燃料的准备状况 固体燃料在燃烧前要加工粉碎，其粉碎程度对混合有所响如采用煤粉燃烧可固体燃料在燃烧前要加工粉碎，其粉碎程度对混合有所响如采用煤粉燃烧可 改改 善煤与空气的混合状况，善煤与空气的混合状况， n值可取小些。值可取小些。 实际生产中，在保证燃料完全燃烧的前提下，应尽量实际生产中，在保证燃料完全燃烧的前提下，应尽量 减少过剩空气量，若过剩空气过多，会增加废气带走烟气减少过剩空气量，若过剩空气过多，会增加废气带走烟气 量，降低炉温，且易使工件氧化。量，降低炉温，且易使工件氧化。 实际生产中，实际燃烧产物量应为理论燃烧产物量再实际生产中，实际燃

10、烧产物量应为理论燃烧产物量再 加上过剩的那部分空气。加上过剩的那部分空气。 6-4 6-4 燃料炉的经济技术指标即提高热效率途径燃料炉的经济技术指标即提高热效率途径 1 1、炉子的热效率（、炉子的热效率（） =Q =Q件 件/Q /Q总 总 (Q (Q总 总= Q = Q烧 烧+Q +Q空 空+Q +Q燃 燃) ) 不回收烟气的周期炉热效率为 不回收烟气的周期炉热效率为5%-25%5%-25% 2 2、单位标准燃料消耗量、单位标准燃料消耗量 B B0 0=BQ=BQ低 低/29310p /29310p 一般热处理炉的 一般热处理炉的B B0 0在在0.1-0.5kg/(kg0.1-0.5kg/

11、(kg工件工件) ) 二、提高热效率的途径二、提高热效率的途径 炉子的热损失与炉子的结构尺寸、燃料种类、装炉状况、工艺炉子的热损失与炉子的结构尺寸、燃料种类、装炉状况、工艺 操作等因素有关，要提高炉子的热效率就要尽可能减少或回收各种操作等因素有关，要提高炉子的热效率就要尽可能减少或回收各种 热损失。热损失。 1.1.减少烟气带走的热量减少烟气带走的热量(30%-80%),(30%-80%),即需降低烟气温度或减少烟气即需降低烟气温度或减少烟气 体积（即控制好过剩空气量体积（即控制好过剩空气量).). 2. 2.有效地利用烟气余热：有效地利用烟气余热： 预热空气或燃料气预热空气或燃料气 预热工件

12、或辅助工具预热工件或辅助工具 作为回火的热源作为回火的热源 作为废热锅炉生产蒸汽等。作为废热锅炉生产蒸汽等。 改进燃烧装置（减少和避免燃料的化学及机械的不完全燃改进燃烧装置（减少和避免燃料的化学及机械的不完全燃 烧）烧） 减少炉壁的热损失减少炉壁的热损失 5.5.提高炉子的生产率和改进生产管理（满载、连续）提高炉子的生产率和改进生产管理（满载、连续） 炉内气体的合理运动炉内气体的合理运动 合理运动合理运动炉内气体分布均匀炉内气体分布均匀（温度均匀（温度均匀） 炉内保持最低正压（炉内保持最低正压（确保温升、燃料利用率确保温升、燃料利用率） 炉内气体产生循环炉内气体产生循环（防止工件过热）（防止工

13、件过热） 影响影响炉内气体的合理运动的因数：炉内气体的合理运动的因数： 一、烧咀或喷嘴的布置一、烧咀或喷嘴的布置 二、烟道口的和布置、烟道口的和布置 三、火墙、火口布置三、火墙、火口布置 四、烟囱的设计四、烟囱的设计 五、通风机五、通风机 一、烧咀或喷嘴的作用及布置方法一、烧咀或喷嘴的作用及布置方法 1、作用：把周围的气体（包括热气体）吸过来、作用：把周围的气体（包括热气体）吸过来 烧咀或喷嘴的选择原则：小、多、匀烧咀或喷嘴的选择原则：小、多、匀 2、布置方法、布置方法 小的箱式炉小的箱式炉 炉宽炉宽1m1m：可双侧：可双侧 台车式、长、连续炉台车式、长、连续炉 对面交叉布置，各自形成环流对面

14、交叉布置，各自形成环流 炉膛高度炉膛高度 1.5m：双排。上排数量少，占：双排。上排数量少，占30-35% 要有一定的倾斜角度要有一定的倾斜角度15度度 井式炉井式炉 二、烟道口的作用和布置、烟道口的作用和布置 1 1、作用：有负压、有吸力、作用：有负压、有吸力 2 2、布置方法：、布置方法： 小炉子：炉口处和炉后墙处布置小炉子：炉口处和炉后墙处布置4 4个个 稍大炉：平均分布（炉口截面尺寸可大一点）稍大炉：平均分布（炉口截面尺寸可大一点） 小、多、匀、错小、多、匀、错 台车式炉：（不超过垫铁高度）台车式炉：（不超过垫铁高度） 井式炉：很小的炉子采用上排烟（炉膛高度井式炉：很小的炉子采用上排烟（炉膛高度3m3m 稍大的炉子采用上、下排烟（炉膛高度稍大的炉子采用上、下排烟（炉膛高度10m10m10m） 烟道口的截面尺寸烟道口的截面尺寸S S S=(BVS=(BVn n+V)+V)3600V3600V 分烟道流速分烟道流速0.8-1.5m/s0.8-1.5m/s 支烟道流速支烟道流速1-2m/s1-2m/s 总烟道流速总烟道流速2-3m/s2-3m/s（截面要足够大，便于维修）（截面要足够大，便于维修） 三、火墙（三、火墙（固体燃料炉固体燃料炉）、火口作用及布置）、火口作用及布置 四、烟囱的设计四、烟囱的设计 五、通风机五、通